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28 agosto 2011 7 28 /08 /agosto /2011 08:14

Fijaros en este "-.36" en una libreta de Adam Riess del 1997, fotografiado hace un par de semanas en su despacho de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore.
Riess cuenta que cuando lo escribió, estaba convencido que se trataba de un error en los cálculos. No podía ni imaginarse que a la postre se convertiría en la primera pista que le conduciría al codescubrimiento de la energía oscura del Universo.
Adam Riess había diseñado un método para calcular distancias cosmológicas a partir de la luz que nos llega de lejanísimas supernovas. Con ello pretendía comparar a qué velocidad se estaba expandiendo el Universo en estos momentos, y a qué velocidad se expandía en el pasado. El objetivo era predecir si el Universo llegaría a frenarse del todo empezando una etapa de contracción que resultaría en un Big Crunch, o si los cuerpos celestes se separarían tanto que la gravedad dejaría de frenarlos y el Universo continuaría expandiéndose sin límite por toda la eternidad.
En otras palabras: la única fuerza que estaba separando las galaxias era el fruto de esa descomunal explosión ocurrida 13.700 millones de años atrás durante el Big Bang. Visto de una manera convencional, esa expansión se estaba frenando por la fuerza de gravedad de la propia masa interna del Universo. En función de la velocidad de la expansión y del valor de esta masa, el Universo se llegaría a frenar, o se expandiría por siempre.
Utilizando luz de supernovas Riess podía medir velocidades, distancias y masas relativas. Esto último es lo que estaba calculando con las ecuaciones de su hipótesis. ¿Problema? Le salió un valor de masa relativa negativo (-0.36). Eso era imposible, porque implicaba que el Universo no se estaba frenando sino acelerando.
Sin prestar mayor atención a ese -0.36, Riess empezó a revisar todos sus cálculos y ecuaciones para encontrar dónde estaba el error. Qué extraño… todo parecía correcto. Lo revisó y lo revisó, y pensando que era la típica situación en la que eres incapaz de distinguir un típico detalle que continúas pasando por alto, envió los datos a varios cosmólogos amigos para que le echaran una mano. Para su sorpresa, todos respondieron diciendo que los cálculos eran correctos.
Riess me confiesa que uno de sus primeros pensamientos fue “La gente como yo no somos los que hacemos grandes descubrimientos” (“People like me don’t make big discoveries”). Él continuaba convencido de que algo se le estaba escapando en su análisis. Eso de que el Universo se estuviera expandiendo de manera acelerada sonaba demasiado extraño. Pero decidió igualmente escribir un artículo científico porque “aún sabiendo que recibiría críticas, quizá el análisis del error oculto podía mostrar algo interesante”. Reconoce que a sus 28 años, lo que más le preocupaba entonces era no haber cometido un fallo demasiado obvio que le dejara en evidencia delante de toda la comunidad de cosmólogos.
Pero para su absoluta sorpresa, la hipótesis de que el Universo se estaba expandiendo de manera aceleraba fue muy bien acogida por diferentes sectores de la cosmología. De hecho, solucionaba varios problemas al mismo tiempo.
Por un lado explicaba el pequeño misterio de que algunas estrellas parecían más antiguas que la edad del Universo. Teniendo en cuenta que el Universo se estaba acelerando –y por lo tanto su tamaño era mucho mayor de lo pensado- este rompecabezas quedaba solucionado.
Por otro lado era muy consistente con la Teoría Inflacionaria de Alan Guth, según la cual en las primeras etapas tras el Big Bang se produjo una inflación enorme del propio espacio interno del Universo. Los defensores de la Teoría de la Inflación abrazaron con entusiasmo las conclusiones de Riess, y anunciaron que encajaban perfectamente con sus cálculos de que el 74% del Universo era algo completamente diferente a la materia.
Y por su parte, los físicos de partículas también dieron su consentimiento porque de manera teórica ellos ya establecían que según el principio de indeterminación de la física cuántica debía existir una especie de energía de vacío o constante cosmológica; algo parecido a una gravedad negativa que repeliera la materia en lugar de atraerla. (Si alguien se atreve a intentar descifrar porqué el principio de indeterminación implica la existencia de una constante cosmológica, en este video grabé a Riess pretendiendo explicárnoslo)
Fueron momentos muy excitantes, explica emocionado Adam Riess. Evidentemente había muchísimas reticencias por aceptar la existencia de esta especie de “Energía oscura” más poderosa que la gravedad que aceleraba la expansión del Universo en lugar de frenarla. Pero poco a poco todas las mediciones parecía ir confirmándola. Además, la observación de otras supernovas, fluctuaciones en la radiación de fondo de microondas, una especie de pozos gravitacionales, o el análisis a gran escala de la estructura de un millón de galaxias… confirmaban la energía oscura y coincidían de manera independiente en valores aproximados al 74% del Universo. En 2003, cinco años después del paper de Adam Riess sobre la expansión acelerada del Universo, la revista Science concedió a la energía oscura estatus de mayor descubrimiento del año. Algo que se queda pequeño porque representa uno de los misterios más grandes de la cosmología actual.

Riess continúa haciendo observaciones para añadir datos sobre las características de esta energía oscura. Pero reconoce que lo que saben ahora no dista mucho de lo que sabían hace 5 o 10 años. Están más convencidos de su existencia, pero continúan igual de perdidos sobre qué diantre es esta energía oscura. No tienen ni siquiera una pista, y cree que hace falta alguna mente brillante que aporte una idea elegante y radicalmente diferente a todo lo que conocemos. Como que la gravedad opera en otra dimensión, o algo que nos resulte extrañísimo. Lo convencional ya está pensado y no encaja. Están apasionados con la energía oscura, y saben que en algún momento del siglo XXI revolucionará de nuevo los pilares de la física.

Controversia científica entre científicos de Chile y Harvard
Terminemos contando un cotilleo científico. Habíamos dicho que Adam Riess diseñó un método para medir distancias cosmológicas a partir de luz de supernovas, verdad? Pues resulta que en 1994 los astrónomos chilenos Mario Hamuy y José Maza ya habían creado antes una metodología similar, y medido una cincuentena de supernovas desde el Observatorio Chileno de Cerro Tololo y Calán. Eso era muy remarcable en ese momento, y fueron invitados a dar una charla en la Universidad de Harvard. Allí era donde Adam Riess estaba haciendo su doctorado dirigido por Robert Kirshner. Se ve que cuando Hamuy presentó sus resultados, Riess y Kirshner se los pidió para poder testar la técnica que ellos estaban diseñando.
Hamuy dudó porque eran resultados que no estaban publicados todavía, pero accedió a condición de que no publicaran ningún artículo científico hasta que no estuviera publicado el suyo. Kirshner y Riess accedieron, y utilizaron los datos de Maza y Hamuy para comprobar que su técnica también era correcta. Aquí empieza la controversia.
En Julio de 1994 los astrofísicos chilenos enviaron su paper sobre cómo medir distancias utilizando luz de supernovas a la revista Astronomical Journal , que lo dio por aceptado el 24 de Agosto. Entonces, el 6 de septiembre Riess y Kirshner enviaron su artículo científico a la revista Astrophysical Journal , que lo aceptó el 13 de Octubre de 1994.
Todo parecía correcto, pero por diferentes ritmos de las revistas, ambos fueron publicados al mismo tiempo, el 1 de enero de 1995. Evidentemente repartiendo a partes iguales crédito y citas científicas, y dejando indignados a los científicos chilenos que acusaron a Riess y Kirshner de traición, de conocer de sobra que el Astrophysical letters tenía tiempos de publicación menores, y de hacer una promoción posterior como si ellos fueran los principales descubridores. Riess y Kirshner se defienden mostrando que efectivamente enviaron el artículo después de que el de Hamuy estuviera aceptado, y que incluso les citaban en la bibliografía como “in press, 1994”.
Éste no fue el trabajo que un par de años propuso la existencia de la energía oscura que aceleraba la expansión del Universo, pero sí fue un paper fundamental para establecer la base técnica que lo haría posible. Es por eso que todavía ahora los astrofísicos chilenos se sienten contrariados. Y como muestra, nada mejor que leer las dos réplicas que intercambian los propios Hamuy y Kirshner en este post del Knight Tracker que me permitió conocer a Adam Riess para hablar no de polémicas sino de cómo se gestó uno de los descubrimientos más importantes de la historia de la cosmología.
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Published by chaba
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